Voorkomen van en beveiliging bij overvulling

Beschrijving

Er zijn tal van technische maatregelen te nemen die een overvulling kunnen helpen voorkomen. Enkele voorbeelden hieruit, toegepast op LNG, zijn (PGS, 2017):

• weergave van de maximale vullingsgraad van de tank op de tank d.m.v. signalisatie. De maximale vullingsgraad van een druktank is afhankelijk van de maximale vullingsgraad conform de ADR-reglementering (95%), de dichtheid van het LNG bij de ingestelde afblaasdruk van de veiligheidsventielen, en de dichtheid van LNG bij 1 bar (442,0 kg/m³). Door middel van de onderstaande formule kan de maximale vullingsgraad van een druktank berekend worden:

Dichtheid LNG bij ingestelde afblaasdruk veiligheidsventielen

------------------------------------------------------------------------------------------- X 95%

                             Dichtheid LNG bij 1 bar

• een niveaumeter die continu en zichtbaar de vullingsgraad aangeeft;
• een level-switch-detectie die enkel een waarde 0 of 1 heeft als uitgangssignaal, en enkel na detectie van overvulling een activatiesignaal naar het noodstopsysteem stuurt;
• gewichtsmonitoring van de LNG-opslagtank om de vullingsgraad te kennen;
• een koppeling met het centrale noodstopsysteem, die helpt bij het voorkomen van een overschrijding van de maximale vullingsgraad; (zie ook de beschrijving van een (gekoppeld) noodstopsysteem, Voorzien van een gekoppeld noodstopsysteem ( emergency shutdown - ESD)) 
• een drukmeter die een meet- en ledigenaanwijzingsbereik heeft van ten minste de ontwerpdruk van de opslagtank;
• een installatie waarmee het binnenste vat van de tank, ingeval van dreigende overvulling of voor onderhoud, kan worden geleegd (zie ook Voorzien van mogelijkheid om LNG uit opslagtank te kunnen ledigen (nood/onderhoud));
• Wanneer de voertuigtank het maximale vulniveau heeft bereikt stopt de levering naar de klant automatisch.

Wat de veiligheidskleppen of -ventielen betreft, geldt voor LNG-opslag het principe: “hoe lager de insteldruk hoe hoger de vullingsgraad kan zijn bij vulling met het product op zijn kookpunt (-161,5 °C voor LNG). Het uitgangspunt hierbij is dat de tank niet volledig gevuld mag zijn met vloeistof vooraleer de drukontlastingsklep opengaat. Eenmaal de tank quasi volledig gevuld is met vloeistof, dan stijgt de druk zeer sterk bij de geringste temperatuurtoename.” (Luc Vandebroek, persoonlijke communicatie, 15 september 2016).

Toepasbaarheid

Deze maatregelen zijn specifiek gericht op druktanks voor de opslag van LNG. Enkele van deze maatregelen zijn hierna meer in detail beschreven.

Een niveaumeting is essentieel. De niveaumeting in de tank wordt normaal uitgevoerd met behulp van een drukverschilmeting over de vloeistofhoogte. Vooral bij horizontale tanks is de niveaumeting, gezien het beperkte drukverschil tussen damp en vloeistof, lastig en is het belangrijk om de kalibratie van de instrumentatie de nodige aandacht te geven.

Een niveaumeter en een gewichtsmeting hebben beide het voorkomen van overvulling door automatisch afsluiten van de toevoerleiding bij een vulproces van de tank tot gevolg. Deze maatregelen zijn beide (cumulatief) toepasbaar (om redundantie te realiseren).

Voordeel voor veiligheidsniveau

EN16924 (2016) vraagt twee onafhankelijke niveaumetingen die elk de toevoer van LNG moeten stoppen bij bereiken van de max. vullingsgraad. Dit reduceert de kans op overvulling (aangenomen met een factor 10).

“Voordeel van weegcellen is dat ze buiten de tank staan, niet in contact met het LNG. Dit maakt het onderhoud eenvoudiger.” (Willy Vanhorenbeek, Fluxys, persoonlijke communicatie, 5 sept. 2017)

Wat de hierboven vermelde overvulmaatregel betreft, dient te worden gesteld dat overvulling van de tank een hoge initiële faalfrequentie met een groot risico heeft. Daarom wordt het aanbevolen om minimaal een SIL2 overvulbeveiliging toe te passen om dit scenario te voorkomen. Shell (Tim Stoffelsma, persoonlijke communicatie, 24 oktober 2017) houdt standaard een SIL3 overvulbeveiligingsniveau aan. Enkel een niveaumeter zonder enige vorm van koppeling met het ESD-systeem is zeker niet voldoende om overvulling te voorkomen.

Financiële aspecten

Een gewichtsmonitoring kost 10.000-15.000 euro (Willy Vanhorenbeek, Fluxys, persoonlijke communicatie, 5 sept. 2017).